基于OBE+BOPPPS的线上线下教学模式的研究与实践

张淑芬　郭小雨　赵巍

［摘 要］本文针对数据结构课程教学中存在的问题，提出在OBE理念指导下，采用BOPPPS教学模型对数据结构课程进行教学设计，结合学习通，探索线上线下混合式教学模式，建立“以成果为导向，以学生为中心”的教學模式。教学实践表明，该模式能够培养学生的自主学习能力，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，有效提高教学质量，达成课程教学目标。

［关键词］数据结构；OBE；BOPPPS；线上线下教学模式

［中图分类号］ G642 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）08-0065-03

数据结构是计算机及相关专业的一门重要的专业基础课程，也是学习操作系统、数据库原理等其他专业课程的基础，相关高校一般在第二或第三学期开设。数据结构课程知识点多、理论性强、概念抽象，要求学生具备一定的逻辑思维和问题分析能力。传统的线下教学是以教为中心，教师是教学的主体。在课前，教师根据自己的教学经验安排教学内容，把握授课节奏；在课上，以教师讲授为主，学生被动参与；在课后，教师根据授课内容布置作业。这种教学模式容易使学生失去学习兴趣，出现畏难情绪。针对传统教学模式的弊端，结合数据结构课程的特点，以OBE理念为指导，根据课程对毕业要求指标点的支撑，课题组尝试利用学习通平台进行线上线下混合式教学，教学过程中合理应用BOPPPS模型，建立以学生为中心的教学模式，调动学生的学习主动性，培养学生自主学习的能力和分析、解决问题的能力。

一、基于OBE理念的课程目标设计

OBE（Outcome?based Education，成果导向教育）理念由美国教育家Spady在19世纪80年代初期提出，之后获得了广泛的重视和应用，成为很多欧美国家教育改革的主流理念[1]。OBE教育理念强调以学生在教学过程中取得的学习成果为导向来开展教学活动，教学方式提倡以学生为中心，教师负责启发和引导，增加师生之间的互动，让学生积极主动地参与到各个教学环节中，充分发挥学生的主动性，激发学生的创造性[1-2]。《华盛顿协议》将OBE理念融合到工程教育专业认证标准范围内，我国在2016年也成为《华盛顿协议》的成员，开始在工程教育改革中探讨OBE理念的应用[3]。2020年，华北理工大学全面启动新版的本科培养方案和课程大纲的修订工作，在教学设计过程中主动贯彻落实OBE理念。

数据结构是该校智能科学与技术专业的学科基础课程，对培养学生的专业能力起着重要作用。该课程着重讲解数据结构的基本概念，数据的逻辑关系、存储表示和实现，为培养学生的专业能力奠定了理论基础。在知识掌握方面，使学生能够掌握典型数据结构的逻辑结构、存储表示和基本操作；在能力培养方面，要求学生能够针对要解决的实际问题，选择合适的数据结构，设计出高效的求解问题的算法；在素质培养方面，重在培养学生的思维能力、实践创新能力，以及团结合作、爱岗敬业的职业素养。

在OBE理念指导下，根据课程承担的毕业要求指标点对数据结构课程的教学目标进行设定（见表1）。教师要为学生构建数据结构与算法方面的知识体系，使学生能够针对具体问题进行数据特征的分析，能够制定数据建模方案、存储方案和算法设计方案，并能分析评估方案的优劣。

二、基于BOPPPS的线上线下混合式教学模式实践

（一） BOPPPS教学模型

BOPPPS教学模型是一种以学生为中心的教学模型，源于加拿大的教师技能培训。随着教学改革的不断深化，越来越多学校在教学过程中应用BOPPPS教学模型 [4]。

BOPPPS教学模型将一次教学过程划分为6个前后衔接、环环相扣的教学环节，分别是Bridge?in（导入）、Objective（学习目标）、Pre?assessment（前测）、Participatory Learning（参与式学习）、Post?assessment（后测）、Summary（总结）[5]。BOPPPS教学模型强调以学生为中心，各个教学环节都围绕学生展开设计，使学生主动参与到学习过程中，从而调动学生的学习积极性，增强学生主动学习的意识；强调教师要及时收集学生的反馈信息，以便调整后续的教学内容，从而提升教学效果。

（二）OBE理念下BOPPPS+学习通的教学实施

以OBE理念为引导，在教学过程中授课教师借助学习通平台进行线上线下混合式教学。学习通在教学实施过程中主要用于课前预习、课后作业和章节测验，以及在课堂授课过程中BOPPPS模型的导入、前测、参与式学习中的互动、后测环节。下文以栈的教学过程为例，展开论述OBE理念下BOPPPS+学习通的教学实施过程。

1. 课前预习

教师根据学习通上的数据，了解学生对前驱知识学习的情况，确定教学内容，制作教学课件并上传到学习通平台，发布预习任务，要求学生在授课前完成预习。栈的前驱知识点是线性表，教师在讨论区发布关于栈和线性表的异同点的话题讨论，从而提高学生的参与度和积极性。教师也可以根据讨论结果了解学生预习的情况。

2. 课堂授课

教师按照BOPPPS教学模型的6个环节进行课堂教学，在具体实施过程中需要根据学生的学习效果对相关环节进行调整。

（1）导入

教师导入学生熟悉的生活实例，引出授课内容。例如人们在洗盘子时，总是将洗干净的盘子逐个叠放在已经洗好的盘子上面，使用时则从上往下逐个取。在电脑上玩纸牌游戏时，只有将上面的纸牌先移走，才能移动下面的纸牌。利用这些通俗易懂的示例引出栈的内容，然后提出问题，例如网页中的“后退”按钮是如何实现的？让学生组成小组讨论，并提出可行的方案，唤醒学生的求知欲，激发学生的学习动机。

（2）学习目标

教师通过导入案例明确以下学习目标：栈的基本概念和特点、栈的存储表示和相关操作的算法实现、如何利用栈解决实际问题。从理论到实现再到应用，逐层递进，使学生了解每个部分内容应该掌握的知识点，以及应具备的能力，激发学生的学习兴趣。

（3）前测

教师结合教学目标，授课前利用2～5分钟的时间，通过课堂提问、线上测试等方式进行前测。例如在学习通的随堂练习中发布3道题目。

题目1： 假设元素的入栈序列為a、b、c、d，能否得到出栈序列c、a、d、b？

题目2： 假设用P表示入栈（Push）操作，用O表示出栈（Pop）操作，如果元素的入栈顺序为a、b、c、d，为了得到出栈序列a、c、d、b，给出相应的P和O的操作序列。

题目3：一个栈的入栈序列为1，2，…，[n]，出栈序列为[p1， p2 ，…， pn（p1， p2，…， pn]是1，2，…，[n]的一种排列），若[p1]=3，则[p2]可能的取值有多少个？

3道题目的难度逐步增加，教师可根据平台的统计结果了解学生的预习情况，结合本堂课的教学目标，调整课堂教学内容的深度与进度。

（4）参与式学习

教师根据知识点设计问题，通过学习通平台以提问、抢答、选人、话题讨论等方式进行课堂互动，促进学生主动参与到学习过程中。由于大部分学生的编程基础较薄弱，因此对栈的算法实现是本课的难点。判空和求长度的操作与线性表相同，可以让学生自己完成；入栈和出栈是栈的两个重要操作，教师可以先讲解算法思想，用注释的形式给出算法步骤，然后让学生写出代码，进行调试。通过编程实践，培养学生的逻辑思维能力。

（5）后测

后测主要用于检验学生的学习效果，考查学生是否达到了预定的教学目标。学习栈的最终目标是能够利用栈解决实际问题。例如要求学生模拟实现网页中的后退功能，由于课堂时间有限，可以通过组建学习小组的方式来完成。教师根据后测的结果调整作业的内容，或通过实验使学生达到预定的学习目标。

（6）总结

教师结合教学目标对教学重点和难点进行总结，并提出新的问题，引出下一次课的教学内容。为了调动学生的积极性，教师可以通过边总结边提问的方式，引导学生加强对教学内容的回顾和理解。例如引导学生总结栈和线性表的区别，以加深学生对栈的特点的理解；总结栈的顺序存储和链式存储的优缺点，使学生在解决问题时能够选择合适的存储方式。

3. 课后作业

教师布置的课后作业既要兼顾理论和实践，难度适中，帮助学生巩固基础知识，又要有一定的挑战，培养学生的创新能力。知识点的考查可以通过学习通平台进行，由学习通平台自动生成考核数据。实践能力的考查可以通过线下进行，要求学生设计并实现算法，利用栈解决具体的应用问题，例如将一个十进制整数转换为二进制输出、判断给定的字符串是否为回文、判断一个表达式中的括号是否匹配等，要求学生将答案上传到学习通平台，由教师手动批改。

通过课前预习和课堂授课环节，使学生掌握相关数据结构的基本概念，理解其存储方式，能够利用程序设计语言实现常用操作；通过课后作业环节，培养学生数据分析、数据建模及算法设计的能力。

三、教学效果

该教学模式已经在本校20级智能科学与技术专业的数据结构课程教学过程中实施了一个学期，通过分析学生的成绩发现，绝大多数学生对基础知识掌握得比较扎实，也能灵活选择合适的数据结构、设计高效的算法并求解实际问题，实现了课程的培养目标。

（一）总评成绩

本校20级智能科学与技术专业的数据结构课程总评成绩由过程性考核成绩和期末考试成绩构成。过程性考核通过学习通平台进行，包括签到、课堂互动、讨论、章节学习、作业、测验等，教师对各部分的权重进行设置后，平台自动生成成绩，占总评成绩的30%。期末考试采取笔试的方式，卷面成绩占总评成绩的70%。与上一届学生的成绩相比，20级学生的高分和及格人数均明显上升，成绩趋于正态分布。

（二）问卷调查

20级智能科学与技术专业的数据结构课程结束后，课题组通过学习通针对线上线下混合式教学模式的满意度及改进意见等进行了问卷调查。大多数学生对该模式表示满意，认为能够调动学生的学习积极性，课堂教学效果有明显改善，部分学生针对学习通资源建设、课程互动、实践环节等提出了合理的改进建议。

四、结论

在数据结构的教学过程中，以学习成果为导向，应用BOPPPS教学模型进行教学设计，借助学习通平台，进行线上线下混合式教学，增加提问、抢答、讨论等互动环节，调动学生的学习积极性，提高学生的参与度，可以实现教学目标。后期将进一步加强过程性考核，提高其成绩占比，促进学生主动学习，同时加强学习通资源建设，为学生自主学习数据结构课程提供支持。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 侯红玲，任志贵，何亚银，等.基于OBE理念反向设计教学过程研究[J].大学教育，2019（10）：57-59.

[2] 邓秀勤，张翼飞，乔守红.基于OBE理念的“离散数学”课程教学改革探索[J].教育教学论坛，2020（38）：186-187.

[3] 中华人民共和国中央人民政府.中国科协代表我国正式加入国际工程联盟《华盛顿协议》[EB/OL]（2016-06-02）[2021-11-07].http：//www.gov.cn/xinwen/2016-06/02/content_5079122.htm.

[4] 孙连山，付菊，赵晓，等.产出导向的数据结构教学改革与实践[J].计算机教育，2021（1）：75-79.

[5] 吴敏宁，张永恒，刘红霞，等.BOPPPS模式在数据结构教学中的实践[J].计算机教育，2016（8）：118-122.

[6] 柳欣，张斌，李徐周，等.基于BOPPPS模式的《数据结构实验》教学改革实践[J].高教学刊，2020（18）：64-66.

［责任编辑：黄紧德］